JP2010034282A - Field-effect type transistor - Google Patents

Field-effect type transistor Download PDF

Info

Publication number
JP2010034282A
JP2010034282A JP2008194712A JP2008194712A JP2010034282A JP 2010034282 A JP2010034282 A JP 2010034282A JP 2008194712 A JP2008194712 A JP 2008194712A JP 2008194712 A JP2008194712 A JP 2008194712A JP 2010034282 A JP2010034282 A JP 2010034282A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
source
finger
gate
pad
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008194712A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Ishikura
幸治 石倉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Electronics Corp
Original Assignee
NEC Electronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Electronics Corp filed Critical NEC Electronics Corp
Priority to JP2008194712A priority Critical patent/JP2010034282A/en
Priority to US12/458,941 priority patent/US20100025737A1/en
Publication of JP2010034282A publication Critical patent/JP2010034282A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/80Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier
    • H01L29/812Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier with a Schottky gate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/402Field plates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/481Internal lead connections, e.g. via connections, feedthrough structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/778Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface
    • H01L29/7786Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with direct single heterostructure, i.e. with wide bandgap layer formed on top of active layer, e.g. direct single heterostructure MIS-like HEMT

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a field-effect type transistor simply formed and having excellent characteristics. <P>SOLUTION: The field-effect type transistor has a source electrode 20 formed to an active region 40 and a drain electrode 30 formed to the active region 40. The field-effect type transistor incldues: a gate electrode 10 formed to the active region 40 and held between the source electrode 20 and the drain electrode 30; and an FP electrode 50 formed near the gate electrode 10 on the side outer than a region held between the gate electrode 10 and the source electrode 20. The field-effect type transistor further has a grounded FP pad 52 contained in the FP electrode 50 and formed outside the active region 40. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、電界効果型トランジスタに関する。   The present invention relates to a field effect transistor.

通信技術の高度化に伴い、増幅アンプに用いられる高出力電界効果型トランジスタ(Field Effect Transistor:以下「FET」)にはますます高出力・高利得特性が求められている。このようなFETは、例えば特許文献1−3に開示されている。FETには、GaAs−FETやSi−MOSFET、近年ではGaNやSiCを材料としたFET等がある。これらのFETにおいて、その構造の最適化によって高特性を得る工夫が試みられている。例えば、高電圧動作時に高出力を得るために、ゲート端の電界を緩和して電流コラプスを抑制することを目的としたフィールドプレート(Field Plate:以下「FP」)電極構造は良く知られている。FP電極は、ゲートと接続した「ゲートFP」とソースと接続した「ソースFP」がある。特にソースFP構造は、ゲート−ドレイン間の電気力線を遮断してアイソレーションを改善してゲート−ドレイン間容量Cgdを低減する効果(ファラデーシールド効果)も併せ持ち、利得向上に有用である。
特開2006−245474号公報 特開2006−286952号公報 特開2002−94055号公報
With the advancement of communication technology, higher output and higher gain characteristics are required for high output field effect transistors (hereinafter referred to as “FETs”) used in amplification amplifiers. Such FET is disclosed in, for example, Patent Documents 1-3. Examples of the FET include a GaAs-FET and a Si-MOSFET, and in recent years, an FET made of GaN or SiC. In these FETs, attempts have been made to obtain high characteristics by optimizing the structure. For example, in order to obtain a high output during high voltage operation, a field plate (hereinafter referred to as “FP”) electrode structure for reducing current collapse by relaxing the electric field at the gate end is well known. . The FP electrode includes a “gate FP” connected to the gate and a “source FP” connected to the source. In particular, the source FP structure has an effect of reducing the gate-drain capacitance Cgd by cutting off the lines of electric force between the gate and the drain to reduce the capacitance Cgd between the gate and the drain (Faraday shield effect), and is useful for improving the gain.
JP 2006-245474 A JP 2006-286952 A JP 2002-94055 A

ここで、図7、8を参照して、ソースFP構造のFETについて説明する。図7は、ソースFP構造のFETの構成を示す平面図である。図8は、図7のVIII−VIII断面図である。以下、「FP電極」とはソースと接続した「ソースFP」のことを表すこととする。   Here, the FET having the source FP structure will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a plan view showing a configuration of an FET having a source FP structure. 8 is a sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. Hereinafter, the “FP electrode” represents a “source FP” connected to a source.

ゲート電極10、ソース電極20、及びドレイン電極30は、図7に示すように、アクティブ領域40内においてそれぞれフィンガーを有する。ゲートフィンガー11、ソースフィンガー21、及びドレインフィンガー31は、互いに平行に形成される。また、ソースフィンガー21は、2本のゲートフィンガー11の間に形成される。FP電極50は、ゲート端の電界を緩和するために、ゲートフィンガー11を覆うように形成される。また、FP電極50は、ソース電極20と接続するように形成される。このため、FP電極50は、ゲート−ソース間領域の全面を覆うように形成される。具体的には、FP電極50は、ソースフィンガー21を挟む2本のゲートフィンガー11間に亘って形成される。ソースフィンガー21は、ソースパッド22のバイアホール23によって接地されている。このため、ソース電極20に接続されたFP電極50も接地されることになる。   As shown in FIG. 7, the gate electrode 10, the source electrode 20, and the drain electrode 30 each have a finger in the active region 40. The gate finger 11, the source finger 21, and the drain finger 31 are formed in parallel to each other. The source finger 21 is formed between the two gate fingers 11. The FP electrode 50 is formed so as to cover the gate finger 11 in order to relax the electric field at the gate end. The FP electrode 50 is formed so as to be connected to the source electrode 20. Therefore, the FP electrode 50 is formed so as to cover the entire gate-source region. Specifically, the FP electrode 50 is formed between two gate fingers 11 sandwiching the source finger 21. The source finger 21 is grounded by a via hole 23 of the source pad 22. For this reason, the FP electrode 50 connected to the source electrode 20 is also grounded.

図8に示すように、FP電極50は、絶縁膜を介してゲート電極10上に形成される。FP電極50は、ゲート電極10を覆うように形成される。上記のように、FP電極50は、ソース電極20を介して接地される。接地されたFP電極50にてゲート電極10を覆うことにより、ゲート−ドレイン間の電気力線が遮断される。このようなファラデーシールド効果により、ゲート−ドレイン間の容量Cgdが低減できる。これはすなわち、利得の向上、デバイスの安定性改善に作用する。また、FET内のゲート−ドレイン間電界は、FP電極50を装荷すると、ゲート端からFP電極50端に分散される。これにより、コラプス特性の改善、すなわち高電圧動作時のPo特性を向上させることができる。   As shown in FIG. 8, the FP electrode 50 is formed on the gate electrode 10 via an insulating film. The FP electrode 50 is formed so as to cover the gate electrode 10. As described above, the FP electrode 50 is grounded via the source electrode 20. By covering the gate electrode 10 with the grounded FP electrode 50, the electric lines of force between the gate and the drain are blocked. Such a Faraday shield effect can reduce the gate-drain capacitance Cgd. In other words, this increases the gain and improves the stability of the device. In addition, when the FP electrode 50 is loaded, the gate-drain electric field in the FET is dispersed from the gate end to the FP electrode 50 end. Thereby, the collapse characteristic, that is, the Po characteristic during high voltage operation can be improved.

上記の構成では、ソース電極20との接続を十分にするために、FP電極50は、アクティブ領域40内のゲートフィンガー11をすべて覆うように形成される。このため、ゲート−ソース間の寄生容量Cgsが発生し、利得が低減してしまうという問題があった。   In the above configuration, the FP electrode 50 is formed so as to cover all the gate fingers 11 in the active region 40 in order to sufficiently connect the source electrode 20. For this reason, there is a problem that a parasitic capacitance Cgs between the gate and the source is generated and the gain is reduced.

この問題を解決するために、第2の従来技術として図9に示される断面構造を有するFETがある。図9は、ソースFP構造のFETの第2の構成を示す断面図である。図9に示されるように、FP電極50とソースの接続配線下には空隙80が設けられている。なお、空隙80ではなく、低誘電率膜が設けられてもよい。これにより、寄生容量Cgsを低減している。このような構造を得るためには、複数かつ複雑な工程を経る必要があり、形成は非常に困難である。   In order to solve this problem, there is an FET having a cross-sectional structure shown in FIG. 9 as a second prior art. FIG. 9 is a cross-sectional view showing a second configuration of the FET having the source FP structure. As shown in FIG. 9, a gap 80 is provided under the connection line between the FP electrode 50 and the source. Instead of the gap 80, a low dielectric constant film may be provided. Thereby, the parasitic capacitance Cgs is reduced. In order to obtain such a structure, it is necessary to go through a plurality of complicated processes, and formation is very difficult.

一方、第3の従来技術として図10のような平面パターンとしたFETがある。図10は、ソースFP構造のFETの第3の構成を示す平面図である。図10に示されるように、ゲートフィンガー11近傍にFPフィンガー51がそれぞれ形成される。ここで、FPフィンガー51とは、FP電極50の一部であり、アクティブ領域40においてフィンガー状の部分のことである。そして、それぞれのFPフィンガー51をFPブリッジ81によって接続する。ここで、FPブリッジ81とは、FP電極50の一部であり、ゲートフィンガー11を跨ぐようにソースフィンガー21とFPフィンガー51をつなぐ部分のことである。すなわち、ゲートフィンガー11とソースフィンガー21の間のFP電極50を部分的に開口した平面パターンになっている。これにより、寄生容量Cgsを低減している。しかし、部分的にでもゲート−ソース間を覆っており、その部分の寄生容量Cgsの利得に与える影響は避けられない。   On the other hand, as a third prior art, there is an FET having a planar pattern as shown in FIG. FIG. 10 is a plan view showing a third configuration of the FET having the source FP structure. As shown in FIG. 10, FP fingers 51 are formed in the vicinity of the gate fingers 11. Here, the FP finger 51 is a part of the FP electrode 50 and is a finger-like portion in the active region 40. Then, the FP fingers 51 are connected by the FP bridge 81. Here, the FP bridge 81 is a part of the FP electrode 50 and is a portion that connects the source finger 21 and the FP finger 51 so as to straddle the gate finger 11. That is, it is a planar pattern in which the FP electrode 50 between the gate finger 11 and the source finger 21 is partially opened. Thereby, the parasitic capacitance Cgs is reduced. However, the gate-source region is partially covered, and the influence on the gain of the parasitic capacitance Cgs in that portion is inevitable.

更に第4の従来技術として図11のような平面パターンとしたFETがある。図11は、ソースFP構造のFETの第4の構成を示す平面図である。図11のように、フィンガーの根元及び先端のみにFPブリッジ81を形成する。そして、FP電極50とソース電極20とをフィンガーの根元及び先端のみで接続する。しかし、この第4の従来技術でも、第3の従来技術よりも低減されるが、寄生容量Cgsが依然残ってしまう。また、FP電極50とソース電極20とが接続される部分が少なくなることで、接地性が悪くなるという問題も発生する。   Further, as a fourth prior art, there is an FET having a planar pattern as shown in FIG. FIG. 11 is a plan view showing a fourth configuration of the FET having the source FP structure. As shown in FIG. 11, the FP bridge 81 is formed only at the base and tip of the finger. Then, the FP electrode 50 and the source electrode 20 are connected only at the root and tip of the finger. However, even with the fourth prior art, the parasitic capacitance Cgs still remains, although it is reduced as compared with the third prior art. In addition, since the portion where the FP electrode 50 and the source electrode 20 are connected is reduced, there is a problem that the grounding property is deteriorated.

更に第4の従来技術として図11のような平面パターンとしたFETがある。図11は、ソースFP構造のFETの第4の構成を示す平面図である。図11のように、フィンガーの根元及び先端のみにFPブリッジ81を形成する。そして、FP電極50とソース電極20とをフィンガーの根元及び先端のみで接続する。しかし、この第4の従来技術でも、第3の従来技術よりも低減されるが、寄生容量Cgsが依然残ってしまう。また、FP電極50とソース電極20とが接続される部分が少なくなることで、接地性が悪くなるという問題も発生する。   Further, as a fourth prior art, there is an FET having a planar pattern as shown in FIG. FIG. 11 is a plan view showing a fourth configuration of the FET having the source FP structure. As shown in FIG. 11, the FP bridge 81 is formed only at the base and tip of the finger. Then, the FP electrode 50 and the source electrode 20 are connected only at the root and tip of the finger. However, even with the fourth prior art, the parasitic capacitance Cgs still remains, although it is reduced as compared with the third prior art. In addition, since the portion where the FP electrode 50 and the source electrode 20 are connected is reduced, there is a problem that the grounding property is deteriorated.

本発明にかかる電界効果型トランジスタは、アクティブ領域に形成されたソース電極と、前記アクティブ領域に形成されたドレイン電極と、前記アクティブ領域に形成され、前記ソース電極と前記ドレイン電極に挟まれたゲート電極と、前記ゲート電極と前記ソース電極によって挟まれた領域より外側において、前記ゲート電極近傍に形成されたフィールドプレート電極と、前記フィールドプレート電極に含まれ、前記アクティブ領域の外側に形成され、接地されたFPパッドとを有するものである。これにより、特に製造工程を複雑にすることなく、FP(フィールドプレート)の効果及び高いRF利得をもつ電界効果型トランジスタを提供することができる。   A field effect transistor according to the present invention includes a source electrode formed in an active region, a drain electrode formed in the active region, and a gate formed in the active region and sandwiched between the source electrode and the drain electrode. An electrode, a field plate electrode formed in the vicinity of the gate electrode outside the region sandwiched between the gate electrode and the source electrode, and included in the field plate electrode, formed outside the active region, and grounded FP pad. Thereby, a field effect transistor having an FP (field plate) effect and a high RF gain can be provided without particularly complicating the manufacturing process.

本発明によれば、簡便に形成でき、特性の良好な電界効果型トランジスタを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a field effect transistor that can be easily formed and has good characteristics.

実施の形態.
まず、図1、2を参照して、本発明にかかる電界効果型トランジスタ(Field Effect Transistor:以下「FET」)について説明する。図1は、FETの構成を示す平面図である。図2は、図1のII−II断面図である。FETは、例えば半導体基板60上に多数のユニットがアレイ状に配置された構成を有する。図1においては、隣接する2つのユニットについて図示している。FETは、マイクロ波増幅器あるいは電力用スイッチング素子として用いることができる。
Embodiment.
First, a field effect transistor (hereinafter referred to as “FET”) according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a plan view showing the configuration of the FET. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. For example, the FET has a configuration in which a large number of units are arranged in an array on a semiconductor substrate 60. In FIG. 1, two adjacent units are illustrated. The FET can be used as a microwave amplifier or a power switching element.

半導体基板60には、アクティブ領域40と、アクティブ領域40の外側に設けられる非アクティブ領域41とが形成される。アクティブ領域40には、チャネル領域、ソース領域、及びドレイン領域が設けられる。すなわち、アクティブ領域40とは、FETとして動作させることができる動作領域のことである。FETは、ゲート電極10、ソース電極20、及びドレイン電極30を有する。これらの電極は、複数のフィンガーを有する。具体的には、多数のユニットにおいて、これらの電極は、それぞれ櫛歯状に形成される。アクティブ領域40内において、複数のゲートフィンガー11、複数のソースフィンガー21、及び複数のドレインフィンガー31は、互いに平行に形成される。これらのフィンガーは、アクティブ領域40を跨ぐように形成される。また、これらのフィンガーの両端は、非アクティブ領域41に突出するように形成される。これらは、アクティブ領域40において、ドレインフィンガー31、ゲートフィンガー11、ソースフィンガー21、ゲートフィンガー11、ドレインフィンガー31の順に配置される。すなわち、1つのユニットにおいて、ゲートフィンガー11は、ソースフィンガー21とドレインフィンガー31に挟まれる。   An active region 40 and a non-active region 41 provided outside the active region 40 are formed in the semiconductor substrate 60. The active region 40 is provided with a channel region, a source region, and a drain region. That is, the active region 40 is an operation region that can be operated as an FET. The FET has a gate electrode 10, a source electrode 20, and a drain electrode 30. These electrodes have a plurality of fingers. Specifically, in many units, these electrodes are each formed in a comb shape. In the active region 40, the plurality of gate fingers 11, the plurality of source fingers 21, and the plurality of drain fingers 31 are formed in parallel to each other. These fingers are formed so as to straddle the active region 40. Further, both ends of these fingers are formed so as to protrude into the inactive region 41. These are arranged in the order of the drain finger 31, the gate finger 11, the source finger 21, the gate finger 11, and the drain finger 31 in the active region 40. That is, in one unit, the gate finger 11 is sandwiched between the source finger 21 and the drain finger 31.

ソースフィンガー21は、アクティブ領域40のソース領域上に形成される。ソースフィンガー21は、非アクティブ領域41に形成されたソースパッド22から延在する。すなわち、ソースフィンガー21の一端(根元)は、ソースパッド22に接続される。また、ソースフィンガー21の他端(先端)は、後述するドレインパッド32と後述する先端側FPパッド52の間に位置する。すなわち、ソースフィンガー21は、ドレインパッド32よりアクティブ領域40側に設けられ、先端側FPパッド52を跨ぐように形成される。ソースフィンガー21は、先端側FPパッド52からドレインパッド32側に突出する。   The source finger 21 is formed on the source region of the active region 40. Source finger 21 extends from source pad 22 formed in inactive region 41. That is, one end (base) of the source finger 21 is connected to the source pad 22. The other end (tip) of the source finger 21 is positioned between a drain pad 32 described later and a tip-side FP pad 52 described later. That is, the source finger 21 is provided on the active region 40 side with respect to the drain pad 32 and is formed so as to straddle the front end side FP pad 52. The source finger 21 protrudes from the tip side FP pad 52 to the drain pad 32 side.

そして、非アクティブ領域41において、先端側FPパッド52とソースフィンガー21の先端部とが接触する。ソースパッド22は、バイアホール23によって接地されている。また、ソースパッド22は、略矩形状に形成され、一部がアクティブ領域40側に突出する。このソースパッド22の突出部は、後述するFPフィンガー51に対応して形成され、後述する根元側FPパッド53とそれぞれ接触する。   In the non-active region 41, the tip side FP pad 52 and the tip part of the source finger 21 come into contact with each other. The source pad 22 is grounded by a via hole 23. Further, the source pad 22 is formed in a substantially rectangular shape, and a part thereof protrudes toward the active region 40 side. The protruding portion of the source pad 22 is formed corresponding to an FP finger 51 described later, and is in contact with a root-side FP pad 53 described later.

ドレインフィンガー31は、アクティブ領域40のドレイン領域上に形成される。ドレインフィンガー31は、非アクティブ領域41に形成されたドレインパッド32から延在する。すなわち、ドレインフィンガー31の一端(根元)は、ドレインパッド32に接続される。また、ドレインフィンガー31の他端(先端)は、根元側FPパッド53とアクティブ領域40の間に位置する。すなわち、ドレインフィンガー31は、根元側FPパッド53よりアクティブ領域40側に形成される。換言すると、ドレインフィンガー31は、根元側FPパッド53上には形成されない。ドレインパッド32は、ソースパッド22とは反対側のドレインフィンガー31の端部と接続される。すなわち、アクティブ領域40は、ドレインパッド32及びソースパッド22によって挟まれる。   The drain finger 31 is formed on the drain region of the active region 40. The drain finger 31 extends from the drain pad 32 formed in the inactive region 41. That is, one end (base) of the drain finger 31 is connected to the drain pad 32. Further, the other end (tip) of the drain finger 31 is located between the root side FP pad 53 and the active region 40. That is, the drain finger 31 is formed closer to the active region 40 than the root side FP pad 53. In other words, the drain finger 31 is not formed on the root side FP pad 53. The drain pad 32 is connected to the end of the drain finger 31 opposite to the source pad 22. That is, the active region 40 is sandwiched between the drain pad 32 and the source pad 22.

ゲートフィンガー11は、アクティブ領域40のチャネル領域上に形成される。ゲートフィンガー11は、非アクティブ領域41に形成されたゲートバスバー12から延在する。すなわち、ゲートフィンガー11の一端(根元)は、ゲートバスバー12に接続される。また、ゲートフィンガー11の他端(先端)は、先端側FPパッド52とアクティブ領域40の間に位置する。すなわち、ゲートフィンガー11は、先端側FPパッド52よりアクティブ領域40側に形成される。換言すると、ゲートフィンガー11は、先端側FPパッド52と重なるように形成されない。ゲートバスバー12は、ゲートフィンガー11の延在方向と直交する方向に延在する。また、ゲートバスバー12は、ソースパッド22と根元側FPパッド53の間に設けられる。ゲートバスバー12は、非アクティブ領域41に形成されたゲートパッド13に電気的に接続する。   The gate finger 11 is formed on the channel region of the active region 40. The gate finger 11 extends from the gate bus bar 12 formed in the inactive region 41. That is, one end (base) of the gate finger 11 is connected to the gate bus bar 12. The other end (tip) of the gate finger 11 is located between the tip side FP pad 52 and the active region 40. That is, the gate finger 11 is formed closer to the active region 40 than the tip side FP pad 52. In other words, the gate finger 11 is not formed so as to overlap the tip side FP pad 52. The gate bus bar 12 extends in a direction orthogonal to the extending direction of the gate fingers 11. The gate bus bar 12 is provided between the source pad 22 and the root side FP pad 53. The gate bus bar 12 is electrically connected to the gate pad 13 formed in the inactive region 41.

また、本実施の形態にかかるFETには、フィールドプレート(Field Plate:以下「FP」)電極50が形成される。ここでは、「FP電極」とは、ソース電極と接続した「ソースFP」のことを表すこととする。FP電極50の一部は、ゲートフィンガー11近傍に形成される。また、この部分は、ゲートフィンガー11等と同様、アクティブ領域40において、フィンガー状に形成される。本明細書においては、フィンガー状に形成されたFP電極50の部分をFPフィンガー51と称す。具体的には、FP電極50は、2本のドレインフィンガー31より内側において略コの字型に形成される。FPフィンガー51は、ゲートフィンガー11の上、及びゲートフィンガー11とドレインフィンガー31の間に設けられる。FPフィンガー51は、ゲートフィンガー11、ソースフィンガー21、及びドレインフィンガー31と平行になるように延在する。FPフィンガー51は、ゲートフィンガー11とソースフィンガー21によって挟まれた領域より外側に形成される。すなわち、FPフィンガー51は、隣接するゲートフィンガー11とソースフィンガー21との間に形成されない。   In addition, a field plate (hereinafter referred to as “FP”) electrode 50 is formed in the FET according to the present embodiment. Here, the “FP electrode” represents a “source FP” connected to the source electrode. A part of the FP electrode 50 is formed in the vicinity of the gate finger 11. Further, this portion is formed in a finger shape in the active region 40, like the gate finger 11 and the like. In this specification, the portion of the FP electrode 50 formed in a finger shape is referred to as an FP finger 51. Specifically, the FP electrode 50 is formed in a substantially U-shape inside the two drain fingers 31. The FP finger 51 is provided on the gate finger 11 and between the gate finger 11 and the drain finger 31. The FP finger 51 extends so as to be parallel to the gate finger 11, the source finger 21, and the drain finger 31. The FP finger 51 is formed outside the region sandwiched between the gate finger 11 and the source finger 21. That is, the FP finger 51 is not formed between the adjacent gate finger 11 and the source finger 21.

また、FPフィンガー51は、先端側FPパッド52及び根元側FPパッド53から延在する。ここで、FPパッドとは、FP電極50における他の電極等との接続部を意味する。すなわち、FPフィンガー51の両端に、先端側FPパッド52又は根元側FPパッド53が設けられる。先端側FPパッド52及び根元側FPパッド53は、非アクティブ領域41に形成される。先端側FPパッド52は、ソースフィンガー21の先端側に形成される。先端側FPパッド52は、ドレインパッド32とゲートフィンガー11の間に形成される。また、先端側FPパッド52は、2本のドレインフィンガー31の間に形成される。上記のように、先端側FPパッド52は、ソースフィンガー21と接続される。すなわち、先端側FPパッド52によって、FP電極50は、ソース電極20を介して接地される。   The FP finger 51 extends from the tip side FP pad 52 and the root side FP pad 53. Here, the FP pad means a connection portion of the FP electrode 50 with another electrode or the like. That is, the tip side FP pad 52 or the root side FP pad 53 is provided at both ends of the FP finger 51. The tip side FP pad 52 and the root side FP pad 53 are formed in the inactive region 41. The tip side FP pad 52 is formed on the tip side of the source finger 21. The front end side FP pad 52 is formed between the drain pad 32 and the gate finger 11. Further, the tip side FP pad 52 is formed between the two drain fingers 31. As described above, the tip side FP pad 52 is connected to the source finger 21. That is, the FP electrode 50 is grounded via the source electrode 20 by the front end side FP pad 52.

根元側FPパッド53は、ゲートフィンガー11の根元側に形成される。根元側FPパッド53は、ゲートバスバー12とドレインフィンガー31の間に形成される。根元側FPパッド53は、それぞれのFPフィンガー51に対応して形成される。上記のように、根元側FPパッド53は、ソースパッド22の突出部と接続される。すなわち、根元側FPパッド53によって、FP電極50は、ソース電極20を介して接地される。このように、非アクティブ領域41において、ソースフィンガー21の先端側及びゲートフィンガー11の根元にFPパッド52、53がそれぞれ設けられている。そして、ソースフィンガー21の先端側と、根元のソースパッド22からそれぞれFPパッド52、53に電極をつなげている。   The root side FP pad 53 is formed on the root side of the gate finger 11. The root side FP pad 53 is formed between the gate bus bar 12 and the drain finger 31. The root side FP pad 53 is formed corresponding to each FP finger 51. As described above, the root side FP pad 53 is connected to the protruding portion of the source pad 22. That is, the FP electrode 50 is grounded via the source electrode 20 by the root side FP pad 53. As described above, in the inactive region 41, the FP pads 52 and 53 are provided on the tip side of the source finger 21 and the base of the gate finger 11, respectively. Electrodes are connected to the FP pads 52 and 53 from the tip side of the source finger 21 and the source pad 22 at the base.

図2に示されるように、GaAs基板等の半導体基板60上にソースオーミックメタル61及びドレインオーミックメタル62が形成される。ソースオーミックメタル61は、アクティブ領域40のソース領域上に形成される。ドレインオーミックメタル62は、アクティブ領域40のドレイン領域上に形成される。ソースオーミックメタル61及びドレインオーミックメタル62は、半導体基板60のアクティブ領域40とオーミック接続する。ソースオーミックメタル61及びドレインオーミックメタル62上に、絶縁性を有する第1の保護膜63が形成される。第1の保護膜63上には、ゲート電極10が形成されている。アクティブ領域40のチャネル領域上の第1の保護膜63には、開口が形成されており、ゲート電極10がこの開口に埋設される。これにより、ゲート電極10とチャネル領域とが接続される。ゲート電極10は、略T字型に形成される。   As shown in FIG. 2, a source ohmic metal 61 and a drain ohmic metal 62 are formed on a semiconductor substrate 60 such as a GaAs substrate. The source ohmic metal 61 is formed on the source region of the active region 40. The drain ohmic metal 62 is formed on the drain region of the active region 40. The source ohmic metal 61 and the drain ohmic metal 62 are ohmically connected to the active region 40 of the semiconductor substrate 60. A first protective film 63 having insulating properties is formed on the source ohmic metal 61 and the drain ohmic metal 62. A gate electrode 10 is formed on the first protective film 63. An opening is formed in the first protective film 63 on the channel region of the active region 40, and the gate electrode 10 is buried in this opening. Thereby, the gate electrode 10 and the channel region are connected. The gate electrode 10 is formed in a substantially T shape.

第1の保護膜63上には、ゲート電極10を覆うように、絶縁性を有する第2の保護膜64が形成される。第2の保護膜64上には、ソース電極20、ドレイン電極30、及びFP電極50が形成される。ソースオーミックメタル61上の第1の保護膜63及び第2の保護膜64には、開口が形成され、ソース電極20が埋設される。これにより、ソース電極20とソースオーミックメタル61とが接続される。ドレインオーミックメタル62上の第1の保護膜63及び第2の保護膜64には、開口が形成され、ドレイン電極30が埋設される。これにより、ドレイン電極30とドレインオーミックメタル62とが接続される。また、ソース電極20及びドレイン電極30において、幅方向の両端部は、第2の保護膜64上から離して形成される。すなわち、これらの電極は、幅方向の両端部と、第2の保護膜64との間に空隙を有する。   An insulating second protective film 64 is formed on the first protective film 63 so as to cover the gate electrode 10. On the second protective film 64, the source electrode 20, the drain electrode 30, and the FP electrode 50 are formed. An opening is formed in the first protective film 63 and the second protective film 64 on the source ohmic metal 61, and the source electrode 20 is buried. Thereby, the source electrode 20 and the source ohmic metal 61 are connected. An opening is formed in the first protective film 63 and the second protective film 64 on the drain ohmic metal 62, and the drain electrode 30 is buried. Thereby, the drain electrode 30 and the drain ohmic metal 62 are connected. Further, in the source electrode 20 and the drain electrode 30, both end portions in the width direction are formed away from the second protective film 64. That is, these electrodes have gaps between both end portions in the width direction and the second protective film 64.

FP電極50は、第2の保護膜64を介してゲート電極10上の近傍に形成される。具体的には、FP電極50は、ドレイン電極30よりゲート電極10に近接して形成される。FP電極50は、一部のゲート電極10上からドレイン電極30側に向けて形成される。すなわち、FP電極50は、ドレイン電極30側の一部のゲート電極10上からドレイン電極30側に突出するように形成される。換言すると、FP電極50は、ゲート電極10上、及び上面視にてゲート電極10とドレイン電極30の間に形成される。これにより、ファラデーシールド効果を得ることができる。また、FP電極50は、FPの効果を得ることができれば、FP電極50の形成箇所、形状等は特に限定されない。FPの効果を得ることができれば、例えばゲート電極10及びドレイン電極30の間のみに形成してもよいし、ゲート電極10上のみに形成してもよい。また、FP電極50は、ゲート電極10上からソース電極20側に突出しないように形成される。   The FP electrode 50 is formed in the vicinity on the gate electrode 10 via the second protective film 64. Specifically, the FP electrode 50 is formed closer to the gate electrode 10 than the drain electrode 30. The FP electrode 50 is formed from a part of the gate electrode 10 toward the drain electrode 30 side. That is, the FP electrode 50 is formed so as to protrude from the part of the gate electrode 10 on the drain electrode 30 side to the drain electrode 30 side. In other words, the FP electrode 50 is formed on the gate electrode 10 and between the gate electrode 10 and the drain electrode 30 in a top view. Thereby, the Faraday shield effect can be acquired. Moreover, as long as the FP electrode 50 can obtain the FP effect, the formation position, shape, and the like of the FP electrode 50 are not particularly limited. If the effect of FP can be obtained, it may be formed only between the gate electrode 10 and the drain electrode 30, or may be formed only on the gate electrode 10, for example. The FP electrode 50 is formed so as not to protrude from the gate electrode 10 to the source electrode 20 side.

このように、本実施の形態にかかるFETでは、アクティブ領域40内のどの部分においても、ゲート−ソース間領域がFP電極50で覆われる部分がない。このため、ゲート−ソース間の寄生容量Cgsを低減することができる。そして、RF利得を向上させることができる。また、非アクティブ領域41においてソース電極20と接続されたFP電極50を形成しているので、FPの効果も得ることができる。すなわち、ファラデーシールド効果により、ゲート−ドレイン間の容量Cgdの低減が実現できる。また、ゲート−ドレイン間の電界をゲート端からFP電極端に分散させることができるので、コラプス改善、すなわち高電圧動作時のPo特性を向上させることができる。このように、FPの効果を維持しつつ、RF利得を向上させることができる。   Thus, in the FET according to the present embodiment, there is no portion where the gate-source region is covered with the FP electrode 50 in any portion in the active region 40. For this reason, the parasitic capacitance Cgs between the gate and the source can be reduced. And RF gain can be improved. In addition, since the FP electrode 50 connected to the source electrode 20 is formed in the inactive region 41, the effect of FP can be obtained. That is, the gate-drain capacitance Cgd can be reduced by the Faraday shield effect. In addition, since the electric field between the gate and the drain can be dispersed from the gate end to the FP electrode end, the collapse can be improved, that is, the Po characteristic during high voltage operation can be improved. Thus, the RF gain can be improved while maintaining the effect of FP.

なお、フィンガー長や周波数に応じて、先端や根元のどちらか一方のみFPパッド52、53を形成し、ソース電極20と接触させてもよい。また、FP電極50を接地させることが可能であれば、ソース電極20と接触させなくてもよい。例えば、図3に示されたように、先端側FPパッド52を直接接地させてもよい。ここで、図3を参照して、FETの他の構成について説明する。図3は、FETの他の構成を示す平面図である。   Note that the FP pads 52 and 53 may be formed on only one of the tip and the base in accordance with the finger length and frequency, and may be brought into contact with the source electrode 20. If the FP electrode 50 can be grounded, the source electrode 20 may not be contacted. For example, as shown in FIG. 3, the tip side FP pad 52 may be directly grounded. Here, another configuration of the FET will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a plan view showing another configuration of the FET.

図3に示されるように、複数のFPフィンガー51は、非アクティブ領域41に形成されたFPバー54から延在する。FPバー54は、ソースフィンガー21とドレインパッド32の間に形成される。また、FPバー54は、ゲートフィンガー11とドレインパッド32の間に形成される。すなわち、FPバー54は、ゲートフィンガー11及びソースフィンガー21と重なるように形成されない。FPバー54は、FPフィンガー51の延在方向と直交する方向に延在する。   As shown in FIG. 3, the plurality of FP fingers 51 extend from the FP bar 54 formed in the inactive region 41. The FP bar 54 is formed between the source finger 21 and the drain pad 32. The FP bar 54 is formed between the gate finger 11 and the drain pad 32. That is, the FP bar 54 is not formed so as to overlap the gate finger 11 and the source finger 21. The FP bar 54 extends in a direction orthogonal to the extending direction of the FP fingers 51.

FPバー54は、非アクティブ領域41に形成された先端側FPパッド52に電気的に接続する。先端側FPパッド52は、バイアホール55によって接地される。すなわち、ソースフィンガー21の先端側では、ソースフィンガー21とFP電極50が接触することにより接地するのではなく、バイアホール55によってFP電極50が直接接地させる。このような構成によっても、上記と同様の効果を得ることができる。また、先端側FPパッド52の接地の方法も、バイアホール55だけでなく、ボンディングでグランドと接続させてもよい。このように、FP電極50を接地するのに十分であれば、どのように接地させてもよいし、FPパッド52、53の形状も上記のように長いバー状にしてもよい。   The FP bar 54 is electrically connected to the tip side FP pad 52 formed in the inactive region 41. The tip side FP pad 52 is grounded by a via hole 55. That is, the FP electrode 50 is directly grounded by the via hole 55 instead of being grounded by contact between the source finger 21 and the FP electrode 50 at the front end side of the source finger 21. Even with such a configuration, the same effect as described above can be obtained. In addition, the tip side FP pad 52 may be grounded not only by the via hole 55 but also by bonding to the ground. Thus, as long as it is sufficient to ground the FP electrode 50, it may be grounded in any way, and the shapes of the FP pads 52 and 53 may be long bars as described above.

次に、FETの製造方法について説明する。なお、FETの製造方法については、従来と同様の方法を用いることができるので、簡単に説明する。まず、半導体基板60にアクティブ領域40及び非アクティブ領域41を形成する。そして、半導体基板60上に、ソースオーミックメタル61及びドレインオーミックメタル62を所望の形状に形成する。次に、ソースオーミックメタル61及びドレインオーミックメタル62を覆うように第1の保護膜63を成膜し、第1の保護膜63に開口を形成する。その後、第1の保護膜63の開口に埋設されるように、T型のゲート電極10を形成する。そして、ゲート電極10を覆うように、第2の保護膜64を成膜する。   Next, a method for manufacturing the FET will be described. The method for manufacturing the FET can be simply described because it can be the same as the conventional method. First, the active region 40 and the inactive region 41 are formed in the semiconductor substrate 60. Then, the source ohmic metal 61 and the drain ohmic metal 62 are formed in a desired shape on the semiconductor substrate 60. Next, a first protective film 63 is formed so as to cover the source ohmic metal 61 and the drain ohmic metal 62, and an opening is formed in the first protective film 63. Thereafter, the T-type gate electrode 10 is formed so as to be embedded in the opening of the first protective film 63. Then, a second protective film 64 is formed so as to cover the gate electrode 10.

次に、第2の保護膜64上にFP電極50を形成する。なお、FP電極50の材料としては、Au、Pt、Ti、TiNなどを用いることができるがこれに限定されない。また、FP電極50の形成方法としては、蒸着リフトオフやスパッタなどを用いることができるがこれに限定されない。FP電極50は、図1に示されるように、非アクティブ領域41にも形成する。具体的には、後に形成されるソースフィンガー21の先端側に先端側FPパッド52を形成する。そして、ゲートフィンガー11の根元側、すなわちゲートバスバー12とドレインフィンガー31の間に根元側FPパッド53を形成する。   Next, the FP electrode 50 is formed on the second protective film 64. The material of the FP electrode 50 can be Au, Pt, Ti, TiN or the like, but is not limited to this. Further, as a method of forming the FP electrode 50, vapor deposition lift-off, sputtering, or the like can be used, but is not limited thereto. The FP electrode 50 is also formed in the inactive region 41 as shown in FIG. Specifically, the tip side FP pad 52 is formed on the tip side of the source finger 21 to be formed later. Then, the base side FP pad 53 is formed on the base side of the gate finger 11, that is, between the gate bus bar 12 and the drain finger 31.

ソースオーミックメタル61及びドレインオーミックメタル62上の第1の保護膜63及び第2の保護膜64に開口を形成する。その後、ソースオーミックメタル61及びドレインオーミックメタル62上の開口に埋設されるように、ソース電極20及びドレイン電極30を形成する。これにより、ソースオーミックメタル61とソース電極20、及びドレインオーミックメタル62とドレイン電極30が接続される。このとき、FPパッド52、53にソース電極20を伸ばすことで、ソース電極20とFP電極50を接続する。裏面工程において、裏面からソースパッド22に両面目合わせしてバイアホール23を形成する。次に、バイアホール23に埋設されるように裏面メタルを形成する。裏面メタルとしてはTi、Pt、Auなどを用いることができるがこれに限定されない。バイアホール23によって裏面とソースパッド22が接続されることで、ソース電極20及びFPパッド52、53も接地される。本実施の形態にかかるFETは、以上のように形成される。また、図9に示されるFETのように製造工程を複雑にすることなく、特性が良好なFETを得ることができる。このため、簡便であり、生産性を向上させることができる。   Openings are formed in the first protective film 63 and the second protective film 64 on the source ohmic metal 61 and the drain ohmic metal 62. Thereafter, the source electrode 20 and the drain electrode 30 are formed so as to be embedded in the openings on the source ohmic metal 61 and the drain ohmic metal 62. Thereby, the source ohmic metal 61 and the source electrode 20 and the drain ohmic metal 62 and the drain electrode 30 are connected. At this time, the source electrode 20 and the FP electrode 50 are connected by extending the source electrode 20 to the FP pads 52 and 53. In the back surface process, via holes 23 are formed on both surfaces of the source pad 22 from the back surface. Next, a back metal is formed so as to be embedded in the via hole 23. Ti, Pt, Au, or the like can be used as the back metal, but is not limited thereto. By connecting the back surface and the source pad 22 by the via hole 23, the source electrode 20 and the FP pads 52 and 53 are also grounded. The FET according to the present embodiment is formed as described above. Further, an FET having good characteristics can be obtained without complicating the manufacturing process like the FET shown in FIG. For this reason, it is simple and productivity can be improved.

ここで、図7、図10に示される従来のFETと、本発明のFETのRF入出力特性を比較した結果を図4に示す。ここでは、フィンガー長1000μm、ゲート幅10mm、周波数2GHzとした。図4において、横軸は入力電力Pin[dBm]、縦軸は出力電力Pout[dBm]を示す。符号70は開口率100%のFET、符号71は開口率80%のFET、符号72は開口率50%のFET、符号73は開口率0%のFETを示す。   Here, FIG. 4 shows the result of comparing the RF input / output characteristics of the conventional FET shown in FIGS. 7 and 10 and the FET of the present invention. Here, the finger length is 1000 μm, the gate width is 10 mm, and the frequency is 2 GHz. In FIG. 4, the horizontal axis represents input power Pin [dBm], and the vertical axis represents output power Pout [dBm]. Reference numeral 70 denotes an FET with an aperture ratio of 100%, reference numeral 71 denotes an FET with an aperture ratio of 80%, reference numeral 72 denotes an FET with an aperture ratio of 50%, and reference numeral 73 denotes an FET with an aperture ratio of 0%.

ここで、開口率とは、図7のようにゲート−ソース間を覆ったFP電極50に対する開口領域の割合である。すなわち、アクティブ領域40におけるゲート−ソース間の面積のうち、FP電極50で覆われていない面積の割合である。換言すると、フィンガー長に対する、ゲート−ソース間が開口されているFP電極50の長さの割合である。すなわち、開口率100%は、本発明のFET、開口率0%は図7に示されるFET、開口率80%及び開口率50%は図10に示されるFETを表す。図4に示されるように、同じ入力電力Pinで比較した場合、開口率が高くなるほど、出力電力Poutが高くなることが分かる。   Here, the aperture ratio is the ratio of the open area to the FP electrode 50 covering the gate-source area as shown in FIG. That is, the ratio of the area not covered with the FP electrode 50 in the area between the gate and the source in the active region 40. In other words, it is the ratio of the length of the FP electrode 50 having an opening between the gate and the source to the finger length. That is, an aperture ratio of 100% represents the FET of the present invention, an aperture ratio of 0% represents the FET shown in FIG. 7, and an aperture ratio of 80% and an aperture ratio of 50% represent the FET shown in FIG. As shown in FIG. 4, when compared with the same input power Pin, it can be seen that the output power Pout increases as the aperture ratio increases.

開口率と利得との関係についてプロットし直したグラフが図5である。図5において、横軸は開口率[%]、縦軸は利得[dB]を示す。図5に示されるように、開口率が上がるにつれて利得が上がる。具体的には、ゲート−ソース間を覆ったFP電極50の一部を開口し、その領域が大きくなるにつれて利得が上がる。すなわち、ゲート−ソース間を覆うFP電極50が少なくなるにつれて利得が上がる。これは、ゲート−ソース間を覆ったFP電極50による寄生容量Cgsが低減されたことによると考えられる。開口率100%の本発明の場合、開口率0%のFETに比べ3dB以上の利得が改善していることが分かる。   FIG. 5 is a graph obtained by re-plotting the relationship between the aperture ratio and the gain. In FIG. 5, the horizontal axis represents the aperture ratio [%], and the vertical axis represents the gain [dB]. As shown in FIG. 5, the gain increases as the aperture ratio increases. Specifically, a part of the FP electrode 50 covering between the gate and the source is opened, and the gain increases as the region becomes larger. That is, the gain increases as the number of FP electrodes 50 covering the gate-source region decreases. This is considered to be due to the reduction of the parasitic capacitance Cgs due to the FP electrode 50 covering between the gate and the source. In the case of the present invention with an aperture ratio of 100%, it can be seen that the gain of 3 dB or more is improved as compared with an FET with an aperture ratio of 0%.

従来構造では、アクティブ領域40内でソース電極20とFP電極50を接続しているため、開口率100%にすることは不可能である。また、従来構造で開口率を100%に近づけると、FP電極50の接地性が悪化して逆に利得が低下してしまうと考えられる。このため、図5においても、従来構造で開口率が80%の場合、やや利得の低下が見られる。従って、非アクティブ領域41にFPパッド52、53を設ける本発明のほうが接地性が向上するため、同じ開口率における従来構造と比較した場合、利得向上に効果があると考えられる。   In the conventional structure, since the source electrode 20 and the FP electrode 50 are connected in the active region 40, it is impossible to make the aperture ratio 100%. Further, when the aperture ratio is close to 100% in the conventional structure, it is considered that the grounding property of the FP electrode 50 is deteriorated and the gain is decreased. For this reason, also in FIG. 5, when the aperture ratio is 80% in the conventional structure, the gain is slightly reduced. Therefore, the present invention in which the FP pads 52 and 53 are provided in the non-active region 41 improves the grounding property. Therefore, it can be considered that the gain improvement is effective when compared with the conventional structure with the same aperture ratio.

図6にFP電極50の開口率と接地性の関係をシミュレーションした結果を示す。図6において、横軸は周波数[GHz]、縦軸はS12[dB]を示す。ここで、S12とは、FETのSパラメータの1つであり、FETの出力側から入力側に戻る信号の大きさのことである。すなわち、数値が小さいほど戻る信号が少ないことを表し、アイソレーションが良いことを表す。ここでは、フィンガー長1000μmのソースフィンガー21、ゲートフィンガー11、ドレインフィンガー31、及びFPフィンガー51をそれぞれ1本ずつ平行に並べ、ゲートとドレインのS12を計算した。   FIG. 6 shows the result of simulating the relationship between the aperture ratio of the FP electrode 50 and the grounding property. In FIG. 6, the horizontal axis represents frequency [GHz], and the vertical axis represents S12 [dB]. Here, S12 is one of the S parameters of the FET and is the magnitude of the signal returning from the output side of the FET to the input side. That is, the smaller the numerical value, the smaller the signal that returns, and the better the isolation. Here, a source finger 21, a gate finger 11, a drain finger 31, and an FP finger 51 each having a finger length of 1000 μm are arranged in parallel, and S12 of the gate and the drain is calculated.

図6に示されるように、開口率が低くなるにつれて、アイソレーションS12が小さくなった。すなわち、開口率が低くなるにつれて、FP電極50の接地性が向上し、ゲート−ドレイン間の電気力線がシールドされ、アイソレーションS12が向上する。つまり、ファラデーシールド効果によるアイソレーションS12が向上する。ここで、FP電極50を有するFETと、符号74で示された、FP電極50を有さないFETとで接地性を比較する。まず、周波数2GHzにおいて、ゲート−ソース間をFP電極50で全面覆った開口率0%のFETと、FP電極50を有さないFETとを比較する。図6のグラフから、開口率0%のFETのほうがアイソレーションS12は10dB改善することが分かる。また、周波数2GHzにおいて、FP電極50の両端で接地した開口率100%のFETと、FP電極50を有さないFETとを比較する。図6のグラフから、開口率100%のFETのほうがアイソレーションS12は7.5dB改善することが分かる。   As shown in FIG. 6, the isolation S12 became smaller as the aperture ratio became lower. That is, as the aperture ratio decreases, the grounding property of the FP electrode 50 is improved, the lines of electric force between the gate and the drain are shielded, and the isolation S12 is improved. That is, the isolation S12 due to the Faraday shield effect is improved. Here, the grounding property is compared between the FET having the FP electrode 50 and the FET having the FP electrode 50 and having no FP electrode 50, which is indicated by reference numeral 74. First, at a frequency of 2 GHz, an FET with an aperture ratio of 0%, which covers the entire surface between the gate and the source with the FP electrode 50, and an FET without the FP electrode 50 are compared. From the graph of FIG. 6, it can be seen that the FET with an aperture ratio of 0% improves the isolation S12 by 10 dB. In addition, at a frequency of 2 GHz, an FET with an aperture ratio of 100% grounded at both ends of the FP electrode 50 and an FET without the FP electrode 50 are compared. From the graph of FIG. 6, it can be seen that the FET with 100% aperture ratio improves the isolation S12 by 7.5 dB.

次に、開口率の違いによるFETの接地性について比較する。周波数2GHzにおける、開口率100%のFETと開口率0%のFETとを比較すると、アイソレーションS12は2.5dB程度の差でしかないことが分かる。そして、接地性による利得(MSG:Maximum Stable Gain)の影響は、1.25dB劣化する程度と見積もれる。このように、FP電極50を有さないFETと比較した場合に比べて、開口率によるアイソレーションS12の差は、それほど大きくないことが分かる。すなわち、開口率による接地性の差は、それほど大きくないことが分かる。   Next, the grounding property of the FET due to the difference in aperture ratio will be compared. Comparing an FET with an aperture ratio of 100% and an FET with an aperture ratio of 0% at a frequency of 2 GHz, it can be seen that the isolation S12 is only a difference of about 2.5 dB. The influence of grounding gain (MSG: Maximum Stable Gain) is estimated to be a degree of deterioration of 1.25 dB. Thus, it can be seen that the difference in the isolation S12 due to the aperture ratio is not so large as compared with the case where the FET does not have the FP electrode 50. That is, it can be seen that the difference in grounding property due to the aperture ratio is not so large.

従って、図5の結果を考慮すると、ソース接地FP電極50による利得は、その接地性も重要ではあるが、ゲート−ソース間の寄生容量Cgsの方が、より影響を受けやすいと言える。すなわち、接地性を維持するためにアクティブ領域40内でFP電極50とソース電極20を広く接続するより、非アクティブ領域41のFPパッド52、53で接地性がある程度維持できれば、アクティブ領域40内の寄生容量Cgsを減らす方が、より利得を向上できる。   Therefore, considering the result of FIG. 5, it can be said that the gate-source parasitic capacitance Cgs is more susceptible to the gain due to the source-grounded FP electrode 50, although the grounding property is also important. That is, if the FP pads 52 and 53 in the inactive region 41 can maintain the grounding property to some extent, rather than connecting the FP electrode 50 and the source electrode 20 in the active region 40 widely in order to maintain the grounding property, The gain can be further improved by reducing the parasitic capacitance Cgs.

ただし、図6の計算結果によれば、周波数が高くなると接地性は徐々に悪くなっている。このため、フィンガー長1000μmのまま高い周波数領域で使用しようとすると、先端と根元のFPパッド52、53だけでの接続では長いフィンガー全体を接地できず、接地性悪化による利得低下が見えてくると予想される。しかし、通常、高い周波数領域では位相ズレ抑制のためにフィンガー長を短くすることが一般的であることから、フィンガー長を短くするに伴って接地性も改善することになる。したがって、実用上では、どのような周波数であっても先端および根元の非アクティブ領域41に設置したFPパッド52、53での接続で問題ないと考えられる。逆に、低い周波数の場合には、開口率による接地性の差は更に小さくなることから、FPパッド52、53は1つでも可と考えられる。すなわち、FPパッド52、53は、ソースフィンガーの先端側のみ、またはゲートフィンガーの根元側のみでも可と考えられる。   However, according to the calculation result of FIG. 6, the grounding property gradually deteriorates as the frequency increases. For this reason, if the finger length of 1000 μm is to be used in a high frequency range, the connection between the tip and the base FP pads 52 and 53 alone cannot ground the entire long finger, and gain reduction due to poor grounding can be seen. is expected. However, since it is common to shorten the finger length in order to suppress the phase shift in a high frequency region, the grounding property is improved as the finger length is shortened. Therefore, in practical use, it is considered that there is no problem in connection with the FP pads 52 and 53 installed in the tip and root inactive areas 41 at any frequency. On the contrary, in the case of a low frequency, the difference in grounding property due to the aperture ratio is further reduced, so that it is considered that only one FP pad 52, 53 is possible. That is, the FP pads 52 and 53 are considered to be possible only on the tip side of the source finger or only on the base side of the gate finger.

なお、FPパッド52、53は、素子分離された非アクティブ領域41に配置されること、裏面と同じ電位(接地)であることから、FPの効果はFPパッド形状に依存せず、形状による周波数依存性の差はない。FPパッド52、53はどのような形状でも良いが、プロセス上の制約(目合わせマージン等)がなければ、FPパッド52、53上でソースと接続する領域を出来るだけ広く取ったほうが接地性を高めるために良いことは自明である。   Since the FP pads 52 and 53 are arranged in the inactive region 41 where the elements are separated and have the same potential (ground) as the back surface, the effect of the FP does not depend on the shape of the FP pad, and the frequency depending on the shape. There is no difference in dependency. The FP pads 52 and 53 may have any shape, but if there are no process restrictions (such as alignment margins), it is better to make the area connected to the source as wide as possible on the FP pads 52 and 53. The good thing to enhance is self-evident.

以上の結果から、FETにFP電極50を装加すると、電界緩和効果やシールド効果により、高耐圧化・高利得化が可能であるが、FP電極50を接続するパターンや構造によっては、逆に利得が低下したり、特性の不安定性の要因になることが分かる。これはFP電極50とソース電極20を接続するときに、FP電極50で覆われたゲート−ソース間領域で寄生容量Cgsが発生してしまうためである。本発明にかかるFETでは、この問題を工数の増加無しで効果的に解決するため、非アクティブ領域41にFPパッド52、53を設けてFP電極50を接地している。これにより、アクティブ領域40内でゲート−ソース間がFP電極50で覆われる部分を無くすことができる。そして、FPの効果を維持しつつ、RF利得を向上させることが出来る。   From the above results, when the FP electrode 50 is added to the FET, it is possible to increase the breakdown voltage and gain due to the electric field relaxation effect and the shielding effect. However, depending on the pattern and structure to which the FP electrode 50 is connected, It can be seen that the gain is reduced and the characteristic is unstable. This is because when the FP electrode 50 and the source electrode 20 are connected, a parasitic capacitance Cgs is generated in the gate-source region covered with the FP electrode 50. In the FET according to the present invention, in order to effectively solve this problem without increasing the number of man-hours, the FP pads 52 and 53 are provided in the inactive region 41 and the FP electrode 50 is grounded. As a result, the portion of the active region 40 where the gate-source region is covered with the FP electrode 50 can be eliminated. And RF gain can be improved, maintaining the effect of FP.

実施の形態にかかるFETの構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of FET concerning embodiment. 図1のII−II断面図である。It is II-II sectional drawing of FIG. 実施の形態にかかるFETの他の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the other structure of FET concerning embodiment. 従来のFETと、本発明のFETのRF入出力特性を比較した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having compared the RF input / output characteristic of the conventional FET and the FET of the present invention. 開口率と利得との関係について示すグラフである。It is a graph shown about the relationship between an aperture ratio and a gain. 開口率と接地性の関係をシミュレーションした結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having simulated the relationship between an aperture ratio and grounding property. 従来のソースFP構造のFETの構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of FET of the conventional source FP structure. 図7のVIII−VIII断面図である。It is VIII-VIII sectional drawing of FIG. 従来のソースFP構造のFETの第2の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 2nd structure of the FET of the conventional source FP structure. 従来のソースFP構造のFETの第2の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the 2nd structure of the FET of the conventional source FP structure. 従来のソースFP構造のFETの第2の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the 2nd structure of the FET of the conventional source FP structure.

符号の説明Explanation of symbols

10 ゲート電極、11 ゲートフィンガー、12 ゲートバスバー、
13 ゲートパッド、20 ソース電極、21 ソースフィンガー、22 ソースパッド、
23 バイアホール、30 ドレイン電極、31 ドレインフィンガー、
32 ドレインパッド、40 アクティブ領域、41 非アクティブ領域、
50 FP電極、51 FPフィンガー、52 先端側FPパッド、
53 根元側FPパッド、54 FPバー、55 バイアホール、60 半導体基板、
61 ソースオーミックメタル、62 ドレインオーミックメタル、63 第1の保護膜、
64 第2の保護膜、70 開口率100%のFET、71 開口率80%のFET、
72 開口率50%のFET、73 開口率0%のFET、
74 FP電極を有さないFET、80 空隙、81 FPブリッジ
10 gate electrodes, 11 gate fingers, 12 gate bus bars,
13 gate pad, 20 source electrode, 21 source finger, 22 source pad,
23 via holes, 30 drain electrodes, 31 drain fingers,
32 drain pads, 40 active regions, 41 inactive regions,
50 FP electrode, 51 FP finger, 52 FP pad on the tip side,
53 FP pad, 54 FP bar, 55 via hole, 60 semiconductor substrate,
61 source ohmic metal, 62 drain ohmic metal, 63 first protective film,
64 second protective film, 70 FET with 100% aperture ratio, 71 FET with 80% aperture ratio,
72 FET with an aperture ratio of 50%, 73 FET with an aperture ratio of 0%,
74 FET without FP electrode, 80 gap, 81 FP bridge

Claims (4)

アクティブ領域に形成されたソース電極と、
前記アクティブ領域に形成されたドレイン電極と、
前記アクティブ領域に形成され、前記ソース電極と前記ドレイン電極に挟まれたゲート電極と、
前記ゲート電極と前記ソース電極によって挟まれた領域より外側において、前記ゲート電極近傍に形成されたフィールドプレート電極と、
前記フィールドプレート電極に含まれ、前記アクティブ領域の外側に形成され、接地されたFPパッドとを有する電界効果型トランジスタ。
A source electrode formed in the active region;
A drain electrode formed in the active region;
A gate electrode formed in the active region and sandwiched between the source electrode and the drain electrode;
A field plate electrode formed in the vicinity of the gate electrode outside the region sandwiched between the gate electrode and the source electrode;
A field effect transistor including an FP pad included in the field plate electrode, formed outside the active region, and grounded.
前記ソース電極は、接地されており、
前記FPパッドは、前記ソース電極に接触した請求項1に記載の電界効果型トランジスタ。
The source electrode is grounded;
The field effect transistor according to claim 1, wherein the FP pad is in contact with the source electrode.
前記FPパッドは、バイアホール又はボンディングによって接地された請求項1又は2に記載の電界効果型トランジスタ。   The field effect transistor according to claim 1, wherein the FP pad is grounded by a via hole or bonding. 前記FP電極は、FPフィンガーを有し、
前記FPパッドは、FPフィンガーの両端にそれぞれ形成された請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電界効果型トランジスタ。
The FP electrode has FP fingers,
The field effect transistor according to claim 1, wherein the FP pad is formed at both ends of the FP finger.
JP2008194712A 2008-07-29 2008-07-29 Field-effect type transistor Pending JP2010034282A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008194712A JP2010034282A (en) 2008-07-29 2008-07-29 Field-effect type transistor
US12/458,941 US20100025737A1 (en) 2008-07-29 2009-07-28 Field-effect transistor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008194712A JP2010034282A (en) 2008-07-29 2008-07-29 Field-effect type transistor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010034282A true JP2010034282A (en) 2010-02-12

Family

ID=41607425

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008194712A Pending JP2010034282A (en) 2008-07-29 2008-07-29 Field-effect type transistor

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20100025737A1 (en)
JP (1) JP2010034282A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013098222A (en) * 2011-10-28 2013-05-20 Sanken Electric Co Ltd Nitride semiconductor device
JP2013183062A (en) * 2012-03-02 2013-09-12 Toshiba Corp Semiconductor device
JP2015095600A (en) * 2013-11-13 2015-05-18 富士通株式会社 Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9136341B2 (en) * 2012-04-18 2015-09-15 Rf Micro Devices, Inc. High voltage field effect transistor finger terminations
US9917080B2 (en) 2012-08-24 2018-03-13 Qorvo US. Inc. Semiconductor device with electrical overstress (EOS) protection
US9147632B2 (en) 2012-08-24 2015-09-29 Rf Micro Devices, Inc. Semiconductor device having improved heat dissipation
JP2015050335A (en) * 2013-09-02 2015-03-16 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Semiconductor device
US9455327B2 (en) 2014-06-06 2016-09-27 Qorvo Us, Inc. Schottky gated transistor with interfacial layer
US9536803B2 (en) 2014-09-05 2017-01-03 Qorvo Us, Inc. Integrated power module with improved isolation and thermal conductivity
JP2016062913A (en) * 2014-09-12 2016-04-25 株式会社東芝 Field effect transistor
US10615158B2 (en) 2015-02-04 2020-04-07 Qorvo Us, Inc. Transition frequency multiplier semiconductor device
US10062684B2 (en) 2015-02-04 2018-08-28 Qorvo Us, Inc. Transition frequency multiplier semiconductor device
US10629526B1 (en) * 2018-10-11 2020-04-21 Nxp Usa, Inc. Transistor with non-circular via connections in two orientations
RU2707402C1 (en) * 2019-03-28 2019-11-26 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) Method for manufacturing a high-frequency transistor with an additional active field electrode

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004221344A (en) * 2003-01-15 2004-08-05 Renesas Technology Corp Semiconductor device and its manufacturing method

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4322414B2 (en) * 2000-09-19 2009-09-02 株式会社ルネサステクノロジ Semiconductor device
US6831332B2 (en) * 2002-05-25 2004-12-14 Sirenza Microdevices, Inc. Microwave field effect transistor structure
US6890804B1 (en) * 2003-11-21 2005-05-10 Agere Systems, Inc. Metal-oxide-semiconductor device formed in silicon-on-insulator
US9773877B2 (en) * 2004-05-13 2017-09-26 Cree, Inc. Wide bandgap field effect transistors with source connected field plates
KR101033388B1 (en) * 2006-12-07 2011-05-09 가부시끼가이샤 도시바 Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004221344A (en) * 2003-01-15 2004-08-05 Renesas Technology Corp Semiconductor device and its manufacturing method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013098222A (en) * 2011-10-28 2013-05-20 Sanken Electric Co Ltd Nitride semiconductor device
JP2013183062A (en) * 2012-03-02 2013-09-12 Toshiba Corp Semiconductor device
JP2015095600A (en) * 2013-11-13 2015-05-18 富士通株式会社 Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method

Also Published As

Publication number Publication date
US20100025737A1 (en) 2010-02-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2010034282A (en) Field-effect type transistor
JP4322414B2 (en) Semiconductor device
KR101037542B1 (en) Semiconductor device
US8338871B2 (en) Field effect transistor with electric field and space-charge control contact
US7528443B2 (en) Semiconductor device with recessed gate and shield electrode
US8410558B2 (en) Semiconductor device with field plates
JP2013183060A (en) Semiconductor device
JP2013182992A (en) Semiconductor device
TWI677910B (en) Semiconductor device
KR20030084657A (en) Field-Plate MESFET
US11929408B2 (en) Layout techniques and optimization for power transistors
JP6615414B1 (en) High frequency amplifier and high frequency amplifier module
US8357979B2 (en) Electronic device comprising a field effect transistor for high-frequency applications
US10797129B2 (en) Field effect transistor structure having notched mesa
JP2001284367A (en) High-frequency field effect transistor
Maroldt Gallium nitride based transistors for high-efficiency microwave switch-mode amplifiers
TWI836127B (en) Layout optimization for field effect transistors
JPH04302149A (en) Field-effect transistor
US20230307517A1 (en) Transistor
US9508846B2 (en) Vertical MOS semiconductor device for high-frequency applications, and related manufacturing process
JP2013182993A (en) Semiconductor device
JP2007081124A (en) Semiconductor device
JP2689957B2 (en) Semiconductor device
JP2024055577A (en) Semiconductor Device
US20080150019A1 (en) Profiled gate field effect transistor with enhanced high harmonic gain

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110401

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130430

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130507

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130705

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20131203

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20140401